می‌دونستین یه تکنیک باستانی دو هزار ساله تو چین، الان داره عمر توپ و سلاح‌های مدرن رو دو برابر میکنه؟ قشنگ مثل فیلمای علمی‌تخیلیه ولی کاملاً واقعیه! از ماجرای این کشف شگفت‌انگیز و اینکه چطور سر از دنیای امروز درآورد، براتون میگم.
ماجرا از ارتش سفالی معروف چین (Terracotta Army) شروع شد؛ همون ارتش چند هزار سرباز سفالی که نزدیک آرامگاه اولین امپراتور چین پیدا شد. تو سال ۱۹۷۴ که این مجسمه‌ها رو کشف کردن، دیدن کنار هریک از این سربازها، یه عالمه اسلحه برنزی کاملاً تیز و بدون زنگ‌زدگی هست! یعنی بعد از ۲۰۰۰ سال زیر خاک بودن، انگار همون روز قبل ساختن.
پژوهشگرها پی بردن دلیل این موندگاری باورنکردنی، یه لایه خیلی نازک کرومی (chromium salt coating، یعنی یه روکش نمکی از عنصر کروم که ضدزنگه) بوده که روی اسلحه‌ها کشیده بودن؛ ضخامتش هم بین ۱۰ تا ۱۵ میکرون، یعنی خیلی نازک‌تر از موی سرمون. این تکنیک تو اون زمان به‌شدت جلو زنگ‌زدگی رو گرفته بوده.
حالا بریم سراغ توپ‌ها و سلاح‌های امروزی. توپخانه‌های مدرن مثل هویتزرها یا کانون‌ها باید کلی گرما و فشار طاقت‌فرسا رو تحمل کنن؛ مثلاً موقع شلیک، دمای داخل لوله تا ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشار هم تا ۴۰۰ مگاپاسکال می‌رسه! (برای تصور، این یعنی چیزی شبیه یه انفجار عظیم کوچیک تو هر شلیک.) خب، این همه دما و فشار باعث خوردگی (corrosion یعنی زنگ‌زدگی و خراب شدن فلز) و ترک‌خوردگی میشه. آخرش هم باعث میشه دقت توپ‌ها بیاد پایین یا حتی لوله منفجر بشه، که دیگه آخر بدشانسیه!
معمولاً، توی صنعت نظامی برای اینکه توپ‌ها خراب نشن، می‌اومدن لوله‌ها رو «الکتروپلیت» کروم می‌کردن، یعنی با برق یه لایه کروم روش می‌کشیدن. این کروم محافظت نسبی ایجاد می‌کرد اما مشکلات خودش رو داشت: چسبندگی خوب نبود، ترک داخل فلز رو نمی‌ترکوند (!) و به مرور باعث می‌شد روکش پوسته کنه یا زنگ بزنه (یه فرآیند به اسم spalling، یعنی ریختن تکه‌تکه روکش کروم).
اینجاست که دانشمندای انستیتوی شمال غربی مهندسی مکانیک و برق تو چین یه تصمیم باحال گرفتن؛ به جای یه لایه، دوتا لایه کروم درست کردن. اول یه لایه «کروم نرم» (soft chromium) با دمای پایین زدن که خیــلی چقرمه و کش میاد (این یعنی داکتیل هم هست: یعنی فلز تو فشار کشیده میشه و نمی‌شکنه)، کم منفذ داره و استرس داخلی فلز رو کم میکنه. روش هم یه لایه کروم سخت (hard chromium) ریختن با دمای بالا که مقاومتش به سایش بالاتر بود و ساییده شدن رو کم میکنه.
یک جورایی مثل شیشه لمینت که ترک بهش برسه، پخش نمی‌شه و متوقف میشه؛ اینجا هم مرز بین این دوتا لایه کروم جلوی ترک‌های ریز رو می‌گیره و نمی‌ذاره عمیق‌تر برن. بامزه‌تر اینجاست که این ایده دقیقاً همون چیزیه که دو هزار سال پیش تو اسلحه‌های برنزی ارتش سفالی استفاده شده بود!
خب، نتیجه چی شد؟ تست گرفتن و دیدن توپ با روکش دوتایی کروم، ۲۳ درصد کمتر از توپ‌های معمولی ساییده میشه (یعنی دیرتر خراب میشه). تو دمای خیلی بالا (۶۰۰ درجه)، مقدار ساییدگی روکش کروم معمولی تقریباً دو برابر میشه ولی این روکش دوتایی فقط ۳۳ درصد افزایش پیدا میکنه!
وقتی آزمایش‌های تیراندازی واقعی (۴۰۰ تا شلیک) انجام دادن، لوله‌های عادی ترک‌های بد و برخی پوسته‌پوسته شدن‌های خطرناکی نشون دادن و خطوط داخلیشون (rifling یعنی شیارهای داخل لوله که باعث چرخش گلوله میشه و خیلی مهمه) خراب شد. ولی اون یکی لوله با روکش دوتایی فقط چندتا ترک کوچولو نشون داد، خط‌ها هم سالم موندن و سطحش صاف بود.
یعنی این روش لوله توپ رو تقریباً دو برابر عمر داده! علاوه بر اینکه این توپ‌ها دیگه کمتر به سرویس نیاز دارن و احتمال خرابیشون هم کم میشه، دقت شلیک و عملکردشون هم خیلی بالاتر میره؛ مخصوصاً برای سلاح‌های آینده مثل توپ‌هایی که برای مهمات هوشمند (smart munitions یعنی گلوله‌هایی که خودشون هدف رو پیدا میکنن)، یا پرواز ابرصوتی (hypersonic، یعنی چندبرابر سرعت صوت حرکت میکنه) طراحی شدن.
حتی بهتر، این تکنیک جدید به سبکتر شدن توپ‌ها هم کمک میکنه، چون اگه دیگه نگران پوسته‌پوسته شدن و خراب شدن نباشن، می‌تونن لوله‌های توپ رو باریک‌تر و سبکتر بسازن؛ که برای جنگ‌های مدرن و حمل سریع خیلی مهمه. دانشمندا الان دارن تلاش میکنن این فناوری رو برای سلاح‌های کوچکتر هم به کار ببرن (چون پوشش دادن یکنواخت اون‌ها سخت‌تره) و امید دارن یه استاندارد صنعتی کامل براش درست کنن.
در کل، ترکیب لایه نرم و سخت کروم، توپ‌های مدرن رو تبدیل به قهرمان‌هایی مقاوم، موندگار و دقیق کرده. بدون شک این یه قدم مهمه واسه جنگ افزارهای پیشرفته آینده که قراره خیلی پرتکاپو و شدید باشن!
منبع: +
